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1、路面用早强粉煤灰三渣基材的配比试验及性能研究 3Study on the Properties and Test on Mixing Three Residue Foundation Material s of Early Strength Fly Ash on the Roa d Surf ece施惠生 , 沙丹丹(同济大学混凝土材料研究国家重点实验室 , 上海 200092)摘 要 : 掺入废渣类化学激发剂 , 能有效激发粉煤灰的活性 , 提高粉煤灰 、石灰 、碎石三渣混合料的早期物理力学性能 , 并改善其耐久性 , 解决了利用粉煤灰作道路基层材料时早期强度低导致施工周期长的问题 。关键词
2、 : 粉煤灰 ; 早期强度 ; 激发 ; 耐久性 ; 工程试验中图分类号 : U4161文献标识码 : C文章编号 : 1005 - 8249 (2004) 01 - 0020 - 02粉煤灰、石灰、碎石三渣混合料作为路面基层材料 , 在城市道路中得到广泛使用。但普通粉煤灰三渣材料早期强度 低 , 施工中对环境温度有一定要求 , 导致基层铺筑后较长时 间不能开放交通 , 在一定程度上影响了该材料的使用。我们受上海城市道路建设部门委托 , 结合城市道 路建设和改造 , 用粉煤灰三渣混合材料并掺加适量激 发型掺合料 , 确定出基本配合比 , 在保证耐久性的前提下 , 达到了提高早期强度 , 缩短工
3、期的目的 。5 %的早强激发剂 , 通过试验确定配合比并用于工程试验 。本研究将两种试样分别称为基准样和早强样 。 配合比试验采用粉煤灰与石灰两组分材料 , 试件 规格为 40 mm 40 mm 160 mm , 振动成型后在试验 室标准条件下湿养护 , 按相关标准测 定 水 泥 胶 砂 强度 、体积稳定性并做冻融循环试验 、耐水性试验及抗 硫酸盐侵蚀试验 。冻融循环后试件无明显质量和强度损失 , 可以认为该基材满足工程所需抗冻性要求1 。 试验中对选定的配合比按粉煤灰石灰类道路基层施工及试验规程GJ 14 - 97 进行了抗压强度测定 ,用 7cm 7cm 圆柱体试模挤压成型 。1试验1 .
4、 1原材料试验用湿排灰的化学组成见表 1 , 物理性能见表2 ; 石灰为三级消石灰 ; 碎石最大粒径 70 mm 。2结果与讨论表 1 粉煤灰的化学成分/ %2 . 1力学性能试验三渣混合材料早期强度低的原因是粉煤灰 - 石灰 体系早期强度低 , 与碎石基本无关 , 故试验室激发剂 选择试验可采用粉煤灰 - 石灰体系进行 。本研究按三 渣混 合 料 配 比 中 两 灰 的 比 例 , 即 粉 煤 灰 72 % 石 灰28 %作为基准样 , 再掺加不同激发剂进行配合比选择 试验 , 试验用激发剂 A H 由水泥混凝土常用工业废 渣和化学激发剂复合而成 , 配合比试验结果见表 3 。 试验发现 ,
5、 掺激发剂 F 的试样 6 的强度性能最好 , 故确定它为工业试验用的配合比 。为此 , 按粉煤灰石灰类道路基层施工及试验规程GJ 14 - 97 进行了 抗压强度测定 , 试验结果列于表 4 。表 4 表明 , 早强样SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOSO351 . 12 . 929 . 12 . 71 . 80 . 9表 2粉煤灰的物理性能干容重/ g/ cm3密度/ g/ cm3需水量/ %重型击实最大干容重/ g/ cm3最佳含水量/ %0 . 662 . 141131 . 0727 . 51 . 2试验混合料基本配合比为消石灰 7 % 、粉煤灰 18 % 、 碎石 75 % 。
6、试验时根据需要按不同比例外掺质量小于应 用 研 究浸水试验结果表 3 二灰试样强度与凝结时间 (按 GB177 - 85 测定)表 7抗压强度/ M Pa凝结时间/ h项目基准样早强样试样号激发剂 7 天28 天初凝5249121317151918终凝125120283296484077质量损失率/ %强度损失率/ %无1 . 9无0 . 60 ( 基准样)1234567不掺A B C D E F G0 . 300 . 431 . 052 . 020 . 661 . 212 . 080 . 831 . 291 . 343 . 296 . 592 . 294 . 337 . 996 . 52抗硫
7、酸盐侵蚀试验浸渍在 3 %硫酸钠溶液的试件 28 天时的抗蚀系数大于 1 ( 见表 8) 。, 表明其抗硫酸盐性能良好 。表 8抗硫酸盐试验结果 8 H 1 . 84 5 . 36 16 36 试样抗蚀系数基准样早强样1 . 561 . 62表 4 二灰试样 6 的抗压强度 (按 GJ 14 - 97 测定)试验室试验强度/ M Pa现场试验强度/ M Pa试样3工程应用7 天 ( 标准) 快速法 7 天 ( 自然) 7 天28 天快速法4 . 07早强样 2 . 527 . 754 . 07 . 423 . 6依据试验结果 , 在上海市一条道路改建工程中进行了应用试验 。该路面宽 12 米
8、, 底基层为石砂 , 基层 为三渣混合料 , 面层为沥青 。试验中采用三种不同三 渣材料进行对比 。试验结果 (表 9) 表明 ,早强三渣材料7 天强度最高 , 弯沉值最低 , 超过有关规范规定的 14 天强度要求 , 能满足路基材料施工技术要求 , 为尽早 进行后续施工作业 , 缩短施工期 , 提前开放交通创造 了条件 。该早强三渣成本比掺水泥的三渣低得多 。1 年运行后现场观测表明 , 采用早强三渣的路面平整 , 无开裂和沉陷现象 。表 9 试点工程道路现场施工 7 天时测试结果2 . 2耐久性试验本研究在工程试验前测定了该材料的耐久性 , 试 验采用试样 6 的配合比 。体积稳定性试验发
9、现 , 掺加激发剂 ,试件早期 强度提高 ,其体积稳定性也有明显提高 ,见图 1 。三渣类别强度/ M Pa弯沉值/ mm普通三渣掺水泥三渣 早强三渣0 . 732 . 93 . 60 . 581 . 370 . 31图 1 试件的体积稳定性试验结果抗冻性经 5 次冻融循环后 , 早强样比基准样的 质量损失和强度损失更小 ,见表 5 。4结论表 5试件抗冻性试验结果掺少量激发剂可显著提高粉煤灰 、石灰 、碎石混合料的强度和缩短凝结时间 , 而且对体系有补偿收缩 作用 , 早强混合料的体积稳定性好 。掺加少量激发剂的早强混合料的抗冻性 、耐干湿循环和耐浸水性 、抗硫酸盐性等长期性能均较不掺激 发
10、剂的普通混合料好 。所研制的早强混合料的力学性能和耐久性均优于 对比试验用的普通混合料和掺水泥的混合料 。可以认 为 , 该早强混合料可在普通混合料使用的各种工程环 境条件下安全有效地使用 , 添加少量激发剂激发粉煤 灰 - 石灰体系的水化活性是改善和提高混合料性能 、 缩短施工期的有效途径 。项目基准样早强样质量损失率/ %强度损失率/ %0 . 51 . 10 . 40 . 8干湿循环经 20 次干湿循环后早强样比基准样的质量损失和强度损失更小 ,见表 6 。表 6干湿循环试验结果项目基准样早强样质量损失率/ %强度损失率/ %0 . 42 . 30 . 32 . 0耐水性试验模拟自然状态下的耐水性试验结果(表 7) 表明 , 试件质量和强度基本上没有损失 。file:/D|/新建 Microsoft Word 文档.txtdf机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldffile:/D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56
